生物帮巴西圣保罗州坎皮纳斯大学化学研究所(IQ-UNICAMP)的研究人员开发了一种无模板技术，该技术可制造模仿生物学功能并具有多种用途的不同大小的纤毛，从将流体引导至微通道到例如，将材料加载到单元中。高度柔韧性的纤毛基于聚合物涂层的氧化铁纳米颗粒，其运动可由磁铁控制。
在自然界中，纤毛是在某些细胞表面上大量发现的微小的毛状结构，在周围的液体中或在某些原生动物和其他小型生物中产生电流，从而提供推进作用。
为了制造所述细长纳米结构不使用模板，沃森洛和博士后艾琳格赖因-Iankovski涂覆(γ-Fe氧化物的铁粒子2 ö 3，被称为磁赤铁矿)与含有温敏膦酸基团和一个聚合物层定做由一家专业公司合成。该技术利用膦酸基团对金属氧化物表面的结合亲和力，通过温度控制和磁场的使用来制造纤毛。
Loh解释说：“这些材料在室温或其附近不会结合，并且在没有磁场刺激的情况下会形成团块。” “正是磁场的作用使它们具有纤细的纤毛形状。”
Grein-Iankovski从溶液中的稳定颗粒开始，并具有在试图聚集材料的过程中获得纤毛的想法。她回忆说：“我当时正在准备溶液中的细长细长丝，并考虑过改变方向场。” “我没有将它们定向成与载玻片平行，而是将它们放置在垂直位置，然后发现它们倾向于迁移到玻璃表面。我意识到，如果强迫它们粘在玻璃上，我可以得到一个不同的结果。不会松动的材料类型：其运动将是有序且协作的。”
当混合物被加热并暴露于磁场时，热响应性聚合物结合到纳米颗粒的表面上并将其组织成细长的细丝。该转变发生在生物相容的温度下(约37°C)。她补充说，产生的磁性纤毛“非常柔软”。通过增加纳米颗粒的浓度，它们的长度可以在10至100微米之间变化。一微米(μm)是一米的百万分之一。
Grein-Inakovski解释说：“不使用模板的优点不受该方法的限制，例如大小。” “在这种情况下，要生产非常小的纤毛，我们将不得不创建带有微小孔的模板，这将非常费力。调整涂层密度和纤毛大小将需要新的模板。每个最终产品必须使用不同的模板此外，使用模板可为纤毛的生产增加另一个阶段，即模板本身的制造。”
Grein-Iankovski是发表在《物理化学杂志》上有关本发明的文章的主要作者，该文章是FAPESP支持的主题项目的一部分，Loh是主要研究人员。
“主题项目由四个小组组成，他们正在研究如何在胶体水平上(即在非常小的结构水平上)组织分子和粒子。我们的方法是设法找到控制这些分子的方式，以便它们响应于一个分子而聚集。外部刺激，从而产生具有不同用途的不同形状。” Loh说。
可逆性
去除磁场后，材料保持聚集至少24小时。然后以取决于制备温度的速度分解。Grein-Iankovski说：“温度越高，作用越强，并且在磁场外聚集的时间越长。”
根据Loh的说法，材料的可逆性是一个积极点。Loh说：“我们认为，能够整理和整理材料，以'打开和关闭系统'是一个优势。” “我们可以调节温度，保持聚集的时间，纤毛长度和涂层密度。我们可以为多种不同的用途定制材料，对其进行组织和成形以达到特定的用途。我相信潜在的应用是无数的。生物到物理用途，包括材料科学应用。”
Grein-Iankovski补充说，另一个主要优点是可以从外部操纵材料，而这样做的工具不在系统内部。“细丝可用于使微通道中的流体微系统中的颗粒均质化和移动，只需从外部接近磁体即可。例如，可以使它们以这种方式引导流体。”
纤毛还可以用于传感器中，在传感器中，颗粒对分子的刺激作出反应，或为微观的活生物提供食物。Loh说：“最终，可以在一定条件下用松散的纤毛喂养微生物或细胞，这些微生物或细胞在一定条件下会穿过细胞膜。可以使其进入细胞，并施加磁场来控制它们在细胞内的运动。”
十多年来，Loh与巴黎狄德罗大学(法国巴黎7)的让·弗朗索瓦·贝雷特(Jean-FrançoisBerret)合作，研究了同一聚合物家族，以获取用于生物医学领域的细长材料。他说：“我们正在寻求其他伙伴关系，以探索纤毛的其他可能用途。”
科学家们现在计划在纳米结构中包括一种化学添加剂，该化学添加剂将使颗粒化学结合，从而获得具有更高机械强度的纤毛，如果需要的话，当不暴露于磁场时，纤毛的功能可以保持更长的时间。
